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ケミカルバイオロジーを用いた植物病原糸状菌のEV分泌機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19KK0397
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(A))

配分区分基金
審査区分 小区分38060:応用分子細胞生物学関連
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

熊倉 直祐  国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 研究員 (50815438)

研究期間 (年度) 2021 – 2023
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
キーワード炭疽病菌 / ゲノム編集 / 付着器 / マーカーリサイクリング / 病原性因子 / CRISPR-Cas9 / アブラナ科炭疽病菌 / エフェクター / EV / 植物病原糸状菌 / 分泌 / 阻害剤 / Extracellular vesicle
研究開始時の研究の概要

植物病原糸状菌はエフェクターと呼ばれる小分子分泌性タンパク 質を駆使することで感染を成立させる。近年、これらエフェクターがExtracellular vesicle(EV)を介して 分泌される可能性が示唆された。EVは細胞が分泌する膜小胞であり、シグナル分子 を運搬することで細胞間コミュニケーションを担うが、EV分泌に寄与するメカニズムは不明な点が多い。申請者はこれまでに、エフェクター分泌を阻害する複数の化合物を同定している。この化合物の中から、EV分泌を阻害するものを探索し、ケミカルバイオロジー的手法を用いて、植物病原糸状菌のEV分泌メカニズムを解明する。

研究成果の概要

Richard O'Connell博士との共同研究により、大きく3つの結果が得られた。まず第一に、申請者が基課題で同定したエフェクター分泌阻害効果を持つ化合物の作用標的が、EV分泌機構ではない可能性が示唆された。第二に、植物病原糸状菌であるアブラナ科炭疽病菌において新技術を確立し、国際共著論文として国際誌への発表に至った。第三に、上記の技術を用い、炭疽病菌の病原性に寄与する重要な因子の機能解明が可能となり、その成果を2024年度中に国際共著論文として投稿予定である。また、その成果の一部は特許申請予定である。以上のように、本支援は複数の原著論文、特許申請、及び継続した共同研究体制として結実した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

植物病原糸状菌は、多大な作物被害を引き起こすため、その病原性メカニズムを理解することは食糧の安全保障上、重要である。この研究では、植物病原糸状菌の病原性メカニズムを解明するためのゲノム編集技術と解析技術の開発が実現した。これらの成果は、炭疽病菌の病原性メカニズムの理解に貢献し、実際に申請者の三報の筆頭著者論文として結実し、2024年度中にさらに一報を報告する予定である。これらの結果は、病原性メカニズムの理解とそれを利用した植物病原糸状菌による作物被害の技術開発への寄与が期待できる

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 5件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 4件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] INRAE(フランス)2021

    • 年月日
      2021-06-15
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Guanosine‐specific single‐stranded ribonuclease effectors of a phytopathogenic fungus potentiate host immune responses2024

    • 著者名/発表者名
      Kumakura Naoyoshi、Singkaravanit‐Ogawa Suthitar、Gan Pamela、Tsushima Ayako、Ishihama Nobuaki、Watanabe Shunsuke、Seo Mitsunori、Iwasaki Shintaro、Narusaka Mari、Narusaka Yoshihiro、Takano Yoshitaka、Shirasu Ken
    • 雑誌名

      New Phytologist

      巻: 242 号: 1 ページ: 170-191

    • DOI

      10.1111/nph.19582

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Efficient multiple gene knockout in Colletotrichum higginsianum via CRISPR/Cas9 ribonucleoprotein and URA3‐based marker recycling2023

    • 著者名/発表者名
      Yonehara Katsuma、Kumakura Naoyoshi、Motoyama Takayuki、Ishihama Nobuaki、Dallery Jean‐F?lix、O'Connell Richard、Shirasu Ken
    • 雑誌名

      Molecular Plant Pathology

      巻: 24 号: 11 ページ: 1451-1464

    • DOI

      10.1111/mpp.13378

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Efficient multiple gene knock-out in Colletotrichum higginsianum via CRISPR-Cas9 ribonucleoprotein and URA3-based marker recycling2023

    • 著者名/発表者名
      Yonehara Katsuma、Kumakura Naoyoshi、Motoyama Takayuki、Ishihama Nobuaki、Dallery Jean-Felix、O’Connell Richard、Shirasu Ken
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2023.04.20.537420

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A parasitic fungus employs mutated eIF4A to survive on rocaglate-synthesizing Aglaia plants2023

    • 著者名/発表者名
      Chen Mingming、Kumakura Naoyoshi、Saito Hironori、Muller Ryan、Nishimoto Madoka、Mito Mari、Gan Pamela、Ingolia Nicholas T、Shirasu Ken、Ito Takuhiro、Shichino Yuichi、Iwasaki Shintaro
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 12

    • DOI

      10.7554/elife.81302

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The Conserved Colletotrichum spp. Effector Candidate CEC3 Induces Nuclear Expansion and Cell Death in Plants2021

    • 著者名/発表者名
      Tsushima Ayako、Narusaka Mari、Gan Pamela、Kumakura Naoyoshi、Hiroyama Ryoko、Kato Naoki、Takahashi Shunji、Takano Yoshitaka、Narusaka Yoshihiro、Shirasu Ken
    • 雑誌名

      Frontiers in Microbiology

      巻: 12

    • DOI

      10.3389/fmicb.2021.682155

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Guanosine-specific single-stranded ribonuclease effectors of a phytopathogenic fungus potentiate host immune responses2021

    • 著者名/発表者名
      Kumakura Naoyoshi、Singkaravanit-Ogawa Suthitar、Gan Pamela、Tsushima Ayako、Ishihama Nobuaki、Watanabe Shunsuke、Seo Mitsunori、Iwasaki Shintaro、Narusaka Mari、Narusaka Yoshihiro、Takano Yoshitaka、Shirasu Ken
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2021.10.13.464185

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Telomeres and a repeat‐rich chromosome encode effector gene clusters in plant pathogenicColletotrichumfungi2021

    • 著者名/発表者名
      Gan Pamela、Hiroyama Ryoko、Tsushima Ayako、Masuda Sachiko、Shibata Arisa、Ueno Akiko、Kumakura Naoyoshi、Narusaka Mari、Hoat Trinh Xuan、Narusaka Yoshihiro、Takano Yoshitaka、Shirasu Ken
    • 雑誌名

      Environmental Microbiology

      巻: - 号: 10 ページ: 6004-6018

    • DOI

      10.1111/1462-2920.15490

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Comparative transient expression analyses on two conserved effectors of Colletotrichum orbiculare reveal their distinct cell death‐inducing activities between Nicotiana benthamiana and melon2021

    • 著者名/発表者名
      Chen Jinlian、Inoue Yoshihiro、Kumakura Naoyoshi、Mise Kazuyuki、Shirasu Ken、Takano Yoshitaka
    • 雑誌名

      Molecular Plant Pathology

      巻: - 号: 8 ページ: 1006-1013

    • DOI

      10.1111/mpp.13078

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Toward identification of host cell death inducing genes in an NLR dependent manner in Colletotrichum higginsianum2024

    • 著者名/発表者名
      Yonehara Katsuma, Naoyoshi Kumakura, Shirasu Ken
    • 学会等名
      32nd Fungal Genetics Conference
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ウリ類炭疽病菌の分泌性リボヌクレアーゼは宿主植物の免疫反応を増強する2024

    • 著者名/発表者名
      Naoyoshi Kumakura, Suthitar Singkaravanit-Ogawa, Pamela Gan, Ayako Tsushima, Nobuaki Ishihama, Shunsuke Watanabe, Mitsunori Seo, Shintaro Iwasaki, Mari Narusaka, Yoshihiro Narusaka, Yoshitaka Takano, Ken Shirasu
    • 学会等名
      令和六年度日本植物病理学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Toward identification of host cell death-inducing genes of Colletotrichum higginsianum via transient gene expression in Arabidopsis thaliana leaves2023

    • 著者名/発表者名
      Yonehara Katsuma, Naoyoshi Kumakura, Shirasu Ken
    • 学会等名
      The 33rd International Conference on Arabidopsis Research (ICAR2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アブラナ科炭疽病菌におけるCRISPR-Cas9システムを用いたマーカーリサイクリング法による多重遺伝子破壊法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      Yonehara, Katsuma; Kumakura, Naoyoshi;Motoyama, Takayuki;Dallery, Jean-Felix;O'Connell, Richard;Shirasu, Ken
    • 学会等名
      令和5年度日本植物病理学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Towards identification of virulence factors contributing to the necrotrophic phase of Colletotrichum orbiculare2023

    • 著者名/発表者名
      Yonehara, Katsuma;Kumakura, Naoyoshi;Gan, Pamela Hui Peng;Shirasu, Ken
    • 学会等名
      16th European Conference on Fungal Genetics
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Guanosine-specific single-stranded ribonuclease effectors of a phytopathogenic fungus potentiate host immune responses2023

    • 著者名/発表者名
      Kumakura, Naoyoshi;Singkaravanit-Ogawa, Suthitar;Gan, Pamela;Tsushima, Ayako;Ishihama, Nobuaki;Watanabe, Shunsuke;Seo, Mitsunori;Iwasaki, Shintaro;Narusaka, Mari;Narusaka, Yoshihiro;Takano, Yoshitaka;Shirasu, Ken
    • 学会等名
      16th European Conference on Fungal Genetics
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 共働き夫婦の海外留学・家事育児分担の一事例2023

    • 著者名/発表者名
      熊倉直祐
    • 学会等名
      日本農芸化学会 2023年度大会 シンポジウム ライフイベントとキャリアパス 結婚・出産・育児は選択の連続、その中でどのような選択をしてきたかのリアルな体験談
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 植物病原糸状菌研究の壁 ~炭疽病菌の事例~2022

    • 著者名/発表者名
      熊倉直祐
    • 学会等名
      糸状菌分子生物学研究会若手の会 第10回ワークショップ
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 植物二次代謝物を介した植物-糸状菌間の軍拡競争2022

    • 著者名/発表者名
      熊倉直祐
    • 学会等名
      第21回糸状菌分子生物学コンファレンス
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Identification of secondary metabolite synthesis genes involved in virulence of Colletotrichum fungi using a multiplex gene disruption system2021

    • 著者名/発表者名
      Naoyoshi Kumakura
    • 学会等名
      Seminar at BIOGER in INRAE
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Guanosine-specific single-stranded ribonuclease effectors of a phytopathogenic fungus potentiate host immune responses2021

    • 著者名/発表者名
      Naoyoshi Kumakura, Suthitar Singkaravanit-Ogawa, Pamela Gan,Ayako Tsushima, Nobuaki Ishihama, Shunsuke Watanabe, Mitsunori Seo, Shintaro Iwasaki, Mari Narusaka, Yoshihiro Narusaka, Yoshitaka Takano, Ken Shirasu
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Rocaglateを生合成するアグライア属植物に寄生する糸状菌は変異型eIF4Aを利用して生存する2021

    • 著者名/発表者名
      熊倉直祐、Mingming Chen、Ryan Muller、七野悠一、西本まどか、水戸麻理、Pamela Gan、Nicholas T. Ingolia、白須賢、伊藤拓宏、岩崎信太郎
    • 学会等名
      熊倉直祐、Mingming Chen、Ryan Muller、七野悠一、西本まどか、水戸麻理、Pamela Gan、Nicholas T. Ingolia、白須賢、伊藤拓宏、岩崎信太郎
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ウリ類炭疽病菌感染における殺生段階成立に必要な病原性因子の探索2021

    • 著者名/発表者名
      米原克磨、熊倉直祐、Pamela Gan、白須賢
    • 学会等名
      令和4年度日本植物病理学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2020-02-06   更新日: 2025-01-30  

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